JP2014072952A - Linear stepping motor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a linear stepping motor capable of ensuring the stroke of a shaft as large as possible, even in a structure where the size of the motor is cut down in the axial direction.SOLUTION: A linear stepping motor includes a rotor 150 held on the inside of stator assemblies 130, 140 in a rotatable state. The rotor 150 includes a screw nut 154 at a position offset to the front side, and the screw nut 154 is screwed over the male screw structure of a shaft 170. The rotor 150 is manufactured by injection molding a raw material of resin, with rotor magnets 152, 153 and the screw nut 154 as an insert material.

Description

本発明は、リニアステッピングモータに関する。   The present invention relates to a linear stepping motor.

シャフト(出力軸)の軸方向への移動をステッピングモータによって行うリニアステッピングモータが知られている。リニアステッピングモータとしては、例えば、特許文献1や2に記載した構造が知られている。   A linear stepping motor that moves a shaft (output shaft) in the axial direction by a stepping motor is known. As the linear stepping motor, for example, the structures described in Patent Documents 1 and 2 are known.

特開2005−354858号公報JP 2005-354858 A 特開平10−322963号公報JP 10-322963 A

リニアステッピングモータでは、シャフトの軸方向の移動量(ストローク)が重要なファクタとなる。そのため機械的ストッパをモータ内部に設けないで、モータの外にこれを設定する装置もある。しかしこの場合にはモータ内部にストップ位置が無いので、モータ単体でシャフトの絶対位置を規定することができず、位置精度の再現性が確保できなくなる問題がある。例えば、出荷試験データと実機装置での位置精度が合わない等の問題がある。   In the linear stepping motor, the movement amount (stroke) in the axial direction of the shaft is an important factor. For this reason, there is also a device for setting this outside the motor without providing a mechanical stopper inside the motor. However, in this case, since there is no stop position inside the motor, there is a problem that the absolute position of the shaft cannot be defined by the motor alone, and the reproducibility of the position accuracy cannot be ensured. For example, there is a problem that the position accuracy in the shipping test data and the actual apparatus does not match.

また、長ストロークを実現するために、ステータのリア部にシャフト端が飛び出すことが出来る貫通穴を開けるものもある。この場合には、シャフトストロークの拡大の自由度は増すが、この穴から塵の進入等のトラブルが発生するリスクが増大する。この問題は、ステータのリア部を閉鎖した構造とすることで避けられるが、そうするとストロークを大きく確保できない。   In addition, in order to realize a long stroke, there is a type in which a through hole in which a shaft end can protrude from the rear portion of the stator is formed. In this case, the degree of freedom of expansion of the shaft stroke increases, but the risk of occurrence of troubles such as dust entering from this hole increases. This problem can be avoided by adopting a structure in which the rear portion of the stator is closed, but in this case, a large stroke cannot be secured.

上述したように、リア部が密閉されているステータ構造においては、必然的にシャフトストロークが限定され、最大でもモータ長以下のストロークとなる。理由は、モータ長以上シャフトが移動すると、モータからシャフトが抜けてしまうからである。厳密には、スクリューナットの位置からステータリア部の壁までの距離以上のストロークを取ることが出来ない。理由は、シャフトが一番入り込んだ状態は、シャフトエンド端面が前記ステータの壁に当たっている時で、シャフトが一番出た時は、シャフトエンド端面がスクリュースクリューナットに到達した所であるからである。   As described above, in the stator structure in which the rear portion is sealed, the shaft stroke is inevitably limited, and the stroke is not more than the motor length at the maximum. The reason is that if the shaft moves more than the motor length, the shaft will come off from the motor. Strictly speaking, it is not possible to take a stroke longer than the distance from the position of the screw nut to the wall of the stator rear portion. The reason is that the shaft is most intruded when the shaft end end face is in contact with the stator wall, and when the shaft comes out first, the shaft end end face has reached the screw screw nut. .

このような背景において、本発明は、モータの軸方向における寸法を切り詰めた構造であっても、シャフトのストロークをできるだけ大きく確保できるリニアステッピングモータを提供することを目的とする。   In view of such a background, an object of the present invention is to provide a linear stepping motor that can secure a shaft stroke as large as possible even when the axial dimension of the motor is truncated.

請求項1に記載の発明は、ステータユニットと、該ステータユニットの内側に回転可能な状態で配置されたロータユニットと、該ロータユニットの回転運動が直線運動に変換されて直線運動する出力軸と、前記ロータユニットの内側に設けられ、前記出力軸に形成したねじ部と螺合するナット部とを備え、前記ナット部は、前記ロータユニットの軸方向における一端側または他端側のどちらかにオフセットした位置に配置され、前記ロータユニットは、前記ナット部およびマグネットをインサート材とした樹脂による一体成形構造を有することを特徴とするリニアステッピングモータである。請求項1に記載の発明によれば、ナットを軸方向においてオフセット配置することで、シャフトストロークを長くできる。   The invention described in claim 1 is a stator unit, a rotor unit disposed in a rotatable state inside the stator unit, and an output shaft that linearly moves by converting the rotational motion of the rotor unit into linear motion. A nut portion that is provided on the inner side of the rotor unit and that is screwed with a screw portion that is formed on the output shaft, and the nut portion is on one end side or the other end side in the axial direction of the rotor unit. The linear stepping motor is characterized in that it is disposed at an offset position, and the rotor unit has an integrally molded structure made of resin using the nut portion and a magnet as an insert material. According to the first aspect of the present invention, the shaft stroke can be increased by arranging the nut in the axial direction in an offset manner.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記ロータユニットは、前記ステータユニットに一対の同一構造の軸受により回転自在な状態で保持されていることを特徴とする。請求項2に記載の発明によれば、部品の共通化が図られ、低コスト化に有利となる。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the rotor unit is held in a rotatable state by a pair of bearings having the same structure on the stator unit. According to the second aspect of the invention, the parts can be shared, which is advantageous for cost reduction.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、前記ロータユニットは、軸方向において間隔を有して配置された一対の前記マグネットと、前記一対のマグネットの間の前記一対のマグネットの外径よりも小さい外径の中間部分とを有していることを特徴とする。請求項3に記載の発明によれば、樹脂のバリ等に起因してロータの一部がステータに接触する事故の発生が抑えられる。さらに温度上昇によるロータマグネットと樹脂の熱膨張係数の違いにより、樹脂の外径寸法が大きくなることによるステータとの接触する事故の発生(不具合)も抑えられる。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the rotor unit includes a pair of the magnets arranged at intervals in the axial direction, and the pair of the magnets between the pair of magnets. An intermediate portion having an outer diameter smaller than the outer diameter of the pair of magnets is provided. According to the third aspect of the present invention, the occurrence of an accident in which a part of the rotor comes into contact with the stator due to resin burrs or the like can be suppressed. Furthermore, the occurrence (problem) of an accident in contact with the stator due to the increase in the outer diameter of the resin due to the difference in the thermal expansion coefficient between the rotor magnet and the resin due to the temperature rise can be suppressed.

請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の発明において、前記ステータユニットは、樹脂でモールドされた一体構造を有することを特徴とする。請求項3に記載の発明によれば、ステータユニットの製造が簡素化され、また内部の隙間が樹脂で充填されるので、防塵性が高く高信頼性が得られる。また、樹脂モールドによりコイルボビンが一体化されて、コイル励磁による振動やモータ回転による振動が低減し低騒音化に寄与する。   The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the stator unit has an integral structure molded with resin. According to the third aspect of the present invention, the manufacture of the stator unit is simplified, and the internal gap is filled with the resin, so that dust resistance is high and high reliability is obtained. In addition, the coil bobbin is integrated by the resin mold, so that vibration due to coil excitation and vibration due to motor rotation are reduced, which contributes to lower noise.

本発明によれば、モータの軸方向における寸法を切り詰めた構造であっても、シャフトのストロークをできるだけ大きく確保できるリニアステッピングモータを得ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is the structure which truncated the dimension in the axial direction of the motor, the linear stepping motor which can ensure the stroke of a shaft as much as possible can be obtained.

実施形態の上面図(A)と正面図(B)である。It is the top view (A) and front view (B) of embodiment. 実施形態の側断面図である。It is a sectional side view of an embodiment. ロータの側断面図である。It is a sectional side view of a rotor. 実施形態の組み立ての過程を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the process of the assembly of embodiment.

(構造)
図1および図2には、実施形態のリニアステッピングモータ100が示されている。リニアステッピングモータ100は、フロント側ハウジング101とエンド側ハウジング102を有している。フロント側ハウジング101とエンド側ハウジング102との間には、ステータアッシー130とステータアッシー140とが配置されている。ステータアッシー130およびステータアッシー140は、基本的に同じ構造を有し、軸方向において背中合わせに配置されている。ステータアッシー130およびステータアッシー140によって、クローポール型ステッピングモータのステータが構成されている。
(Construction)
1 and 2 show a linear stepping motor 100 according to an embodiment. The linear stepping motor 100 includes a front housing 101 and an end housing 102. A stator assembly 130 and a stator assembly 140 are disposed between the front housing 101 and the end housing 102. The stator assembly 130 and the stator assembly 140 have basically the same structure, and are arranged back to back in the axial direction. Stator assembly 130 and stator assembly 140 constitute a claw pole type stepping motor stator.

以下代表して、ステータアッシー130について説明する。ステータアッシー130は、外側ステータ131および内側ステータ132を有している。外側ステータ131と内側ステータ132は、電磁鋼板等の磁性材料により構成されている。外側ステータ131と内側ステータ132は、通常のクローポール型のステッピングモータにおけるものと同様な構造を有している。外側ステータ131の内側には、樹脂製のボビン133にマグネットワイヤを巻回することで構成されたステータコイル134が配置されている。ボビン133には、端子ピン137が埋め込まれている。ここでは、ステータアッシー130について説明したが、ステータアッシー140も同様な構造を有している。   Hereinafter, the stator assembly 130 will be described as a representative. The stator assembly 130 includes an outer stator 131 and an inner stator 132. The outer stator 131 and the inner stator 132 are made of a magnetic material such as an electromagnetic steel plate. The outer stator 131 and the inner stator 132 have the same structure as that in a normal claw pole type stepping motor. A stator coil 134 configured by winding a magnet wire around a resin bobbin 133 is disposed inside the outer stator 131. A terminal pin 137 is embedded in the bobbin 133. Here, the stator assembly 130 has been described, but the stator assembly 140 has a similar structure.

ステータアッシー130と140は、仮組みした状態で、樹脂を内部の隙間に注入し、樹脂モールド構造により一体化されている。符号136は、充填された樹脂材料である。この樹脂モールド構造により、ステータアッシー130と140は、軸方向において背中合わせに接触した状態で一体化されている。また、この際、樹脂材料136によってエンド側ハウジング102も一体に同時形成されている。エンド側ハウジング102は、ステータ内側の空間を閉鎖する部材であり、ステータ内側に配置された後述するシャフトは、エンド側ハウジング102によってその移動が制限される。   The stator assemblies 130 and 140 are integrated by a resin mold structure by injecting resin into the internal gap in a temporarily assembled state. Reference numeral 136 denotes a filled resin material. With this resin mold structure, the stator assemblies 130 and 140 are integrated in a state where they are in contact with each other in the axial direction. At this time, the end-side housing 102 is also integrally formed simultaneously with the resin material 136. The end-side housing 102 is a member that closes the space inside the stator, and the movement of a shaft (described later) arranged inside the stator is restricted by the end-side housing 102.

ステータアッシー130には、フロントプレート135が接触した状態で固定されている。フロントプレート135は、2つのネジ孔135aが設けられたフランジ部を有している。ネジ孔135aを利用してリニアステッピングモータ100が、固定対象物に固定される。フロントプレート135には、フロント側ハウジング101が固定されている。この固定は、フロントプレート135に設けられた爪部(係止部)135bを利用して行われている。なお、フロントプレート135におけるフランジの形状は、図示する形状に限定されない。   The front plate 135 is fixed to the stator assembly 130 in a contact state. The front plate 135 has a flange portion provided with two screw holes 135a. The linear stepping motor 100 is fixed to the fixed object using the screw hole 135a. The front side housing 101 is fixed to the front plate 135. This fixing is performed using a claw portion (locking portion) 135b provided on the front plate 135. In addition, the shape of the flange in the front plate 135 is not limited to the shape illustrated.

図示するように、ステータアッシー130には、端子ピン137が設けられ、端子ピン137には、ステータコイル134の巻き線の端部が絡げられて接続されている。端子ピン137は、配線パターンが形成された基板138のコンタクトホールに通され、その端部は基板138を突き抜けている。基板138は、端子部139と一体化され、端子部139は、ステータアッシー130および140に固定されている。なお、説明は省略するが、ステータアッシー140の側にも同様な構造の端子ピンが設けられている。   As shown in the figure, the stator assembly 130 is provided with a terminal pin 137, and an end portion of a winding of the stator coil 134 is entangled and connected to the terminal pin 137. The terminal pin 137 is passed through the contact hole of the substrate 138 on which the wiring pattern is formed, and the end portion penetrates the substrate 138. The substrate 138 is integrated with the terminal portion 139, and the terminal portion 139 is fixed to the stator assemblies 130 and 140. In addition, although description is abbreviate | omitted, the terminal pin of the same structure is provided also in the stator assembly 140 side.

ステータアッシー130および140の内側には、ロータ150が回転自在な状態で収められている。図3には、ロータの断面図が示されている。ロータ150は、ロータ部材151、ロータマグネット152,153、スクリューナット154を有している。ロータ部材151は、ロータマグネット152,153およびスクリューナット154をインサート材とした樹脂の射出成形により形成された略筒状の部材である。ロータ部材151の両端には、転がり軸受161,162を取り付けるためのボス156,157が設けられている。ロータ150を構成する樹脂には、ガラスフィラ等を10重量%〜50重量%含ませてもよい。ロータマグネット152,153は、樹脂と磁性粉を原料したボンド磁石であり、略円筒形状を有している。ロータマグネット152,153は、周方向に沿ってNSNSと交互に着磁されている。スクリューナット154は、内側に雌ネジ構造が形成されており、この雌ネジ構造は、後述するシャフト170の雄ネジと噛み合っている。   Inside the stator assemblies 130 and 140, the rotor 150 is housed in a rotatable state. FIG. 3 shows a cross-sectional view of the rotor. The rotor 150 includes a rotor member 151, rotor magnets 152 and 153, and a screw nut 154. The rotor member 151 is a substantially cylindrical member formed by resin injection molding using the rotor magnets 152 and 153 and the screw nut 154 as insert materials. Bosses 156 and 157 for attaching rolling bearings 161 and 162 are provided at both ends of the rotor member 151. The resin constituting the rotor 150 may contain 10% to 50% by weight of glass filler or the like. The rotor magnets 152 and 153 are bonded magnets made of resin and magnetic powder, and have a substantially cylindrical shape. The rotor magnets 152 and 153 are alternately magnetized with the NSNS along the circumferential direction. The screw nut 154 has a female screw structure on the inner side, and this female screw structure meshes with a male screw of the shaft 170 described later.

図3において、Lrotはロータ150の軸方向における長さ(ロータ長)、Lmagはロータマグネット152,153の軸方向における長さ(マグネット長)であり、Lnutは、スクリューナット154の軸方向における長さ(ナット長)である。ここで、Lnut<Lmagとなるように設定されている。   In FIG. 3, Lrot is a length in the axial direction of the rotor 150 (rotor length), Lmag is a length in the axial direction of the rotor magnets 152 and 153 (magnet length), and Lnut is a length in the axial direction of the screw nut 154. (Nut length). Here, Lnut <Lmag is set.

図3に示すように、Lrotの中心部分P1がロータ150の軸方向における中心の位置となる。P1は、基本的にステータアッシー130とステータアッシー140とで構成されるステータ(ステータユニット)の軸方向における中心の位置でもある。また、P2がスクリューナット154の軸方向における中心の位置である。ここで、P1とP2の位置を一致させず、軸方向における両者の位置をずらすことでオフセット状態を得ている。すなわち、P1とP2の位置をずらすことで、ナット部の位置を、ロータユニットの軸方向における一端側または他端側のどちらかにオフセット配置した状態を実現している。   As shown in FIG. 3, the central portion P <b> 1 of Lrot is the center position in the axial direction of the rotor 150. P1 is also the position of the center in the axial direction of the stator (stator unit) basically composed of the stator assembly 130 and the stator assembly 140. P2 is the center position of the screw nut 154 in the axial direction. Here, the offset state is obtained by shifting the positions in the axial direction without matching the positions of P1 and P2. That is, by shifting the positions of P1 and P2, a state is realized in which the position of the nut portion is offset on either the one end side or the other end side in the axial direction of the rotor unit.

なお、本実施形態では、ロータマグネットとして、ロータマグネット152,153の2つを用いる場合を説明したが、ロータマグネットが一つの場合もあり得る。この場合もLnut<Lmagとし、P1とP2の位置をずらしたオフセット状態とする。   In the present embodiment, the case where two rotor magnets 152 and 153 are used as the rotor magnet has been described, but there may be one rotor magnet. In this case as well, Lnut <Lmag and an offset state in which the positions of P1 and P2 are shifted.

ロータ150の両端の部分に設けられたボス156,157には、転がり軸受161,162が圧入により取り付けられている。転がり軸受161,162は同じ部品であり、転がり軸受161,162によって、ロータ150がフロント側ハウジング101およびエンド側ハウジング102に回転自在な状態で保持されている。ロータ150の内側には、金属製のシャフト170が固定されている。シャフト170は軸方向に可動する出力軸として機能する。シャフト170の外周には、スクリューナット170の雌ネジ構造と噛み合う雄ネジ構造が刻まれている。また、シャフト170には、回転防止用のストッパ171が設けられている。フロント側ハウジング101は、ストッパ171を軸方向に移動可能で、且つ、ストッパ171が回転できないように規制する軸方向に延在する空間を有している。ストッパ171は、この空間内において、その内壁に沿って軸方向に移動可能で、フロント側ハウジング101に対して回転ができない(回転しようすると、フロント側ハウジング101の内壁に接触する)状態とされている。   Rolling bearings 161 and 162 are attached to bosses 156 and 157 provided at both ends of the rotor 150 by press-fitting. The rolling bearings 161 and 162 are the same parts, and the rotor 150 is held by the rolling bearings 161 and 162 in a freely rotatable state on the front housing 101 and the end housing 102. A metal shaft 170 is fixed inside the rotor 150. The shaft 170 functions as an output shaft movable in the axial direction. On the outer periphery of the shaft 170, a male screw structure that meshes with the female screw structure of the screw nut 170 is engraved. The shaft 170 is provided with a stopper 171 for preventing rotation. The front-side housing 101 has a space extending in the axial direction that allows the stopper 171 to move in the axial direction and restricts the stopper 171 from rotating. In this space, the stopper 171 is movable in the axial direction along its inner wall and cannot rotate with respect to the front side housing 101 (if it tries to rotate, it comes into contact with the inner wall of the front side housing 101). Yes.

(動作)
ステータアッシー130および140のステータコイルに極性が周期的に反転する駆動電流を流すと、クローポール型のステッピングモータの動作原理により、ロータマグネット152,153を回転させようとする駆動力が作用し、ロータ150が回転する。この際、シャフト170外周の雄ネジ構造に噛み合ったスクリューナット154も回転するが、ストッパ171の機能により、シャフト170は回転できず、他方でシャフト170は軸方向に移動できるので、スクリューナット154の回転にしたがって、ネジの原理により、シャフト170は軸方向に移動する。この際、駆動信号のパルス数により、ロータ150の回転量が制御され、それにより、シャフト170のリニア移動量の制御が行われる。
(Operation)
When a driving current whose polarity is periodically reversed is applied to the stator coils of the stator assemblies 130 and 140, a driving force for rotating the rotor magnets 152 and 153 acts on the operating principle of the claw pole type stepping motor. The rotor 150 rotates. At this time, the screw nut 154 meshed with the male screw structure on the outer periphery of the shaft 170 also rotates, but the shaft 170 cannot be rotated by the function of the stopper 171, and on the other hand, the shaft 170 can move in the axial direction. According to the rotation, the shaft 170 moves in the axial direction according to the screw principle. At this time, the rotation amount of the rotor 150 is controlled by the number of pulses of the drive signal, and thereby the linear movement amount of the shaft 170 is controlled.

(組立工程)
最初に、図3のロータ150を得る工程について説明する。まず、図示しない金型のキャビティー内に、ロータマグネット152および153、スクリューナット154をインサート材として配置する。そして、当該金型のキャビティー内部に加熱し流動化させた樹脂を注入し、射出成形を行う。この射出成形により、図3に示すロータ150を得る。
(Assembly process)
First, a process for obtaining the rotor 150 of FIG. 3 will be described. First, rotor magnets 152 and 153 and a screw nut 154 are disposed as inserts in a cavity of a mold (not shown). Then, the resin heated and fluidized is injected into the cavity of the mold, and injection molding is performed. The rotor 150 shown in FIG. 3 is obtained by this injection molding.

次に、図4(A)に示すシャフト170を用意し、シャフト170とロータ150とを結合させる。シャフト170には、雄ネジ部170aが設けられており、この雄ネジ部170aにロータ150のスクリューナット154を螺合させることで、図4(A)に示す状態が得られる。   Next, a shaft 170 shown in FIG. 4A is prepared, and the shaft 170 and the rotor 150 are coupled. The shaft 170 is provided with a male screw portion 170a, and the state shown in FIG. 4A is obtained by screwing the screw nut 154 of the rotor 150 into the male screw portion 170a.

次に、ステータアッシー130と140を仮組みし、その状態のものを図示しない金型内に配置して、当該金型内に樹脂を注入する。この工程において、図2の符号136に示されるように樹脂が隙間の部分に充填され、ステータアッシー130,140が樹脂により一体化される。   Next, the stator assemblies 130 and 140 are temporarily assembled, the one in that state is placed in a mold (not shown), and resin is injected into the mold. In this process, as indicated by reference numeral 136 in FIG. 2, the gap is filled with resin, and the stator assemblies 130 and 140 are integrated with the resin.

次に、転がり軸受162をエンド側ハウジング102の内側に圧入(接着剤による固定でもよい)により固定し、更にフロントプレート135をプラズマ溶接等の手段によりステータアッシー130に固定する。こうして、図4(B)に示す状態において、図4(A)に示すシャフト170とロータ150が結合した部材が取り付けられていない状態を得る。次に、エンド側ハウジング102内部に取り付けられた転がり軸受162の内輪に図4(A)に示す部材のロータ150を固定する。この固定は、同様に圧入(接着剤による固定でもよい)により行う。こうして、図4(B)に示す状態を得る。   Next, the rolling bearing 162 is fixed inside the end-side housing 102 by press-fitting (or may be fixed by an adhesive), and the front plate 135 is fixed to the stator assembly 130 by means such as plasma welding. In this way, in the state shown in FIG. 4B, a state where the member in which the shaft 170 and the rotor 150 shown in FIG. Next, the rotor 150 of the member shown in FIG. 4A is fixed to the inner ring of the rolling bearing 162 attached inside the end side housing 102. This fixing is similarly performed by press-fitting (or fixing with an adhesive). In this way, the state shown in FIG.

図4(B)に示すように、フロントプレート135は、4つの爪部135aを有している。図4(B)の状態を得たら、フロント側ハウジング101をフロントプレート135に固定する。この際、爪部135bをカシメることで、フロントプレート135にフロント側ハウジング101を固定する。こうして、図4(C)に示すリニアステッピングモータ100を得る。なお、図示されていないが、図4(C)に示す状態を得たら、基板138を備えた端子部139を取り付け、図1および図2に示す状態を得る。   As shown in FIG. 4B, the front plate 135 has four claw portions 135a. When the state shown in FIG. 4B is obtained, the front housing 101 is fixed to the front plate 135. At this time, the front housing 101 is fixed to the front plate 135 by caulking the claw portion 135b. In this way, a linear stepping motor 100 shown in FIG. 4C is obtained. Although not shown, when the state shown in FIG. 4C is obtained, the terminal portion 139 provided with the substrate 138 is attached, and the state shown in FIGS. 1 and 2 is obtained.

(特徴)
本実施形態では、ロータにスクリュークリューナットを組み込む際、マグネット長に対して出来るだけ短いスクリューナット長を使い、軸方向で見て、このスクリューナット位置をロータマグネットに対して出来るだけ前側に置いている。こうすることで、スクリューナットからステータリアの壁までの距離を長く確保し、シャフトのストローク長を大きくしている。また、スクリューナットをフロント側へオフセットしたことにより、モータ全長を短くすることが出来る。また、モールド一体成形なので、金型の一部の部品を変えることにより、スクリューナットの位置が自由に配置でき、必要に応じたストロークに対応できるリニアモータが提供できる。
(Feature)
In this embodiment, when installing a screw clew nut in the rotor, use a screw nut length that is as short as possible relative to the magnet length, and place this screw nut position in front of the rotor magnet as much as possible when viewed in the axial direction. Yes. In this way, a long distance from the screw nut to the stator rear wall is ensured, and the stroke length of the shaft is increased. Further, the total length of the motor can be shortened by offsetting the screw nut to the front side. In addition, since the mold is integrally formed, by changing a part of the mold, the position of the screw nut can be freely arranged, and a linear motor that can cope with a stroke according to necessity can be provided.

以下、リニアステッピングモータ100の特徴を列挙する。
(1)2個の転がり軸受161および162として、同じものを使用し、部品の共通化を図っている。
(2)ロータ150は、ロータマグネット152,153、およびネジ部を持つスクリューナッ154が樹脂モールドにより一体成形された構造を有している。この構造によれば、組み立てが簡素化され、また部品精度が向上する。また、スクリューナット154の位置の変更が簡単に行える。
(3)ステータアッシー130,140を樹脂により一体化することで、製造工程の簡素化、隙間を樹脂により封止することによる防塵性および信頼性の向上を得ている。
(4)スクリューナット154をフロント側にオフセットした位置に配置している。すなわち、スクリューナット150の中心の位置がフロント側ステータユニット(ステータアッシー130)の中心よりフロント側にある。この構造によれば、シャフト170のストローク(図2における左方向への移動量)を確保しつつ、リニアステッピングモータ100本体の軸方向における寸法を短くできる。
(5)ストッパ171によるシャフト170の回転防止機構、フロント側ハウジング101によるシャフト170の前進を制約する機械的ストッパ機構、エンド側ハウジング102による後退端でシャフト170の移動を制約する機械的ストッパ機構を内蔵している。
また、ストッパ171をハウジング101の内面にあたることによる前進の制約および転がり軸受けの内輪の端面にあたることによる後退の制約を行う機械的ストッパ機構として捉えることもできる。
(6)ロータ150において、2個のロータマグネット152,153の間の中間部分150aの外径が、マグネットの外径よりも小さく、中間部分150aがロータマグネット152,153の外周面より低い位置にある。この構造により、ロータ150を構成する樹脂のバリ等によってロータ150の回転が阻害される可能性が抑制されている。
(7)スクリューナット154の軸方向の長さLnutは、ロータマグネット152,153の軸方向長さLmagに対して、Lnut< L magの関係がある。
(8)スクリューナット154の外形形状は多角形あるいは回転止めのある形状とされ、ロータ150に対するスクリューナット154の相対的な空転が生じない構造とされている。
(9)エンド側ハウジング102は、転がり軸受162を保持する受け部を備え、ステータと一体的に成形された構造を持つ。
(10)フロント側ハウジング101は、転がり軸受161を保持する受け部、およびシャフト170の回転止め溝を有する一体構造を有している。
(11)リニアステッピングモータ100の構造は、ロータマグネット152,153の外径が9mm以下である場合に特に適している。
(12)ロータマグネット152,153としては、フェライト磁石、希土類磁石などの焼結磁石、ボンド磁石が使用可能である。
(13)ロータ150を構成する樹脂の径方向の厚みを極力薄くでき、モータ外径を小さくすることができる。また、スクリューナット154のフロント側端面が転がり軸受161の端面より後方にある。
The features of the linear stepping motor 100 are listed below.
(1) The same thing is used as two rolling bearings 161 and 162, and common parts are aimed at.
(2) The rotor 150 has a structure in which rotor magnets 152 and 153 and a screw nut 154 having a thread portion are integrally formed by a resin mold. According to this structure, assembly is simplified and component accuracy is improved. Further, the position of the screw nut 154 can be easily changed.
(3) Since the stator assemblies 130 and 140 are integrated with resin, the manufacturing process is simplified, and the dustproof and reliability are improved by sealing the gap with resin.
(4) The screw nut 154 is disposed at a position offset to the front side. That is, the position of the center of the screw nut 150 is on the front side from the center of the front side stator unit (stator assembly 130). According to this structure, the axial dimension of the linear stepping motor 100 main body can be shortened while ensuring the stroke of the shaft 170 (the amount of movement in the left direction in FIG. 2).
(5) A mechanism for preventing the rotation of the shaft 170 by the stopper 171; a mechanical stopper mechanism for restricting the forward movement of the shaft 170 by the front housing 101; and a mechanical stopper mechanism for restricting the movement of the shaft 170 by the retracted end by the end housing 102. Built-in.
The stopper 171 can also be regarded as a mechanical stopper mechanism that restricts forward movement by hitting the inner surface of the housing 101 and backward movement by hitting the end face of the inner ring of the rolling bearing.
(6) In the rotor 150, the outer diameter of the intermediate portion 150a between the two rotor magnets 152, 153 is smaller than the outer diameter of the magnet, and the intermediate portion 150a is lower than the outer peripheral surface of the rotor magnets 152, 153. is there. With this structure, the possibility that the rotation of the rotor 150 is hindered by resin burrs or the like constituting the rotor 150 is suppressed.
(7) The axial length Lnut of the screw nut 154 has a relationship of Lnut <Lmag with respect to the axial length Lmag of the rotor magnets 152 and 153.
(8) The external shape of the screw nut 154 is a polygon or a shape having a rotation stopper, and the screw nut 154 does not rotate idly with respect to the rotor 150.
(9) The end-side housing 102 includes a receiving portion for holding the rolling bearing 162 and has a structure formed integrally with the stator.
(10) The front housing 101 has an integral structure having a receiving portion for holding the rolling bearing 161 and a rotation stop groove for the shaft 170.
(11) The structure of the linear stepping motor 100 is particularly suitable when the outer diameter of the rotor magnets 152 and 153 is 9 mm or less.
(12) As the rotor magnets 152 and 153, sintered magnets such as ferrite magnets and rare earth magnets, and bonded magnets can be used.
(13) The thickness of the resin constituting the rotor 150 in the radial direction can be reduced as much as possible, and the motor outer diameter can be reduced. Further, the front end surface of the screw nut 154 is located behind the end surface of the rolling bearing 161.

(その他)
本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
(Other)
The aspect of the present invention is not limited to the individual embodiments described above, and includes various modifications that can be conceived by those skilled in the art, and the effects of the present invention are not limited to the contents described above. That is, various additions, modifications, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present invention derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.

本発明は、リニアステッピングモータに利用することができる。   The present invention can be used for a linear stepping motor.

100…リニアステッピングモータ、101…フロント側ハウジング、102…エンド側ハウジング、130…ステータアッシー、131…外側ステータ、132…内側ステータ、133…ボビン、134…ステータコイル、135…フロントプレート、135a…ネジ孔、135b…ネジ孔、136…充填された樹脂、137…端子ピン、138…基板、139…端子部、140…ステータアッシー、150…ロータ、150a…一対のロータマグネット間の中間部分、151…ロータ部材、152…ロータマグネット、153…ロータマグネット、154…スクリューナット、156…ボス、157…ボス、161…転がり軸受、162…転がり軸受、170…シャフト、170a…雄ネジ部、171…ストッパ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Linear stepping motor, 101 ... Front side housing, 102 ... End side housing, 130 ... Stator assembly, 131 ... Outer stator, 132 ... Inner stator, 133 ... Bobbin, 134 ... Stator coil, 135 ... Front plate, 135a ... Screw Hole, 135b ... Screw hole, 136 ... Filled resin, 137 ... Terminal pin, 138 ... Substrate, 139 ... Terminal part, 140 ... Stator assembly, 150 ... Rotor, 150a ... Intermediate part between a pair of rotor magnets, 151 ... Rotor member, 152 ... rotor magnet, 153 ... rotor magnet, 154 ... screw nut, 156 ... boss, 157 ... boss, 161 ... rolling bearing, 162 ... rolling bearing, 170 ... shaft, 170a ... male screw portion, 171 ... stopper.

Claims (4)

ステータユニットと、
該ステータユニットの内側に回転可能な状態で配置されたロータユニットと、
該ロータユニットの回転運動が直線運動に変換されて直線運動する出力軸と、
前記ロータユニットの内側に設けられ、前記出力軸に形成したねじ部と螺合するナット部と
を備え、
前記ナット部は、前記ロータユニットの軸方向における一端側または他端側のどちらかにオフセットした位置に配置され、
前記ロータユニットは、前記ナット部およびマグネットをインサート材とした樹脂による一体成形構造を有することを特徴とするリニアステッピングモータ。
A stator unit;
A rotor unit arranged in a rotatable state inside the stator unit;
An output shaft that linearly moves by converting the rotational motion of the rotor unit into linear motion;
A nut portion provided inside the rotor unit, and screwed with a screw portion formed on the output shaft;
The nut portion is arranged at a position offset to one end side or the other end side in the axial direction of the rotor unit,
The linear stepping motor according to claim 1, wherein the rotor unit has an integrally formed structure made of resin using the nut portion and a magnet as an insert material.
前記ロータユニットは、前記ステータユニットに一対の同一構造の軸受により回転自在な状態で保持されていることを特徴とする請求項1に記載のリニアステッピングモータ。   The linear stepping motor according to claim 1, wherein the rotor unit is held in a freely rotatable state by a pair of bearings having the same structure on the stator unit. 前記ロータユニットは、
軸方向において間隔を有して配置された一対の前記マグネットと、
前記一対のマグネットの間の前記一対のマグネットの外径よりも小さい外径の中間部分と
を有していることを特徴とする請求項1または2に記載のリニアステッピングモータ。
The rotor unit is
A pair of the magnets arranged at intervals in the axial direction;
The linear stepping motor according to claim 1, further comprising an intermediate portion having an outer diameter smaller than an outer diameter of the pair of magnets between the pair of magnets.
前記ステータユニットは、樹脂でモールドされた一体構造を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のリニアステッピングモータ。   4. The linear stepping motor according to claim 1, wherein the stator unit has an integral structure molded with a resin. 5.
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